Etude expérimentale et numérique de la dynamique d'une paire de tourbillons contra-rotatifs en effet de sol

Abstract

La dynamique d'une paire de tourbillons contrarotatifs en effet de sol est étudiée à la fois expérimentalement et numériquement, par simulations bi- et tridimensionnelles. L'objectif est de caractériser l'évolution temporelle du système tourbillonnaire et les instabilités tridimensionnelles se développant. Expérimentalement, la paire de tourbillons, générée dans l'eau par la rotation impulsive de deux pales, est étudiée à l'aide de visualisations par fluorescence induite par laser (LIF) et par vélocimétrie par images de particules (PIV). La configuration expérimentale a été reproduite par une simulation numérique bidimensionnelle basée sur une méthode vortex avec frontières immergées. Enfin, les conditions initiales obtenues expérimentalement sont utilisées afin d'initialiser une simulation numérique directe (DNS) tridimensionnelle temporelle. Les résultats qualitatifs et quantitatifs sont en très bon accord. Le développement d'une instabilité tridimensionnelle de courte longueur d'onde (de type elliptique) résulte en un écoulement tridimensionnel complexe.